[发明专利]无创传感脉率和血流异常的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及监测血流的装置和方法，尤其涉及一种利用局部、单向和恒定的磁场来无创传感脉率和血流异常的装置和方法。 

背景技术

随着生物电子学的发展，便携式健康监测仪器由于其能够方便并舒适的持续监测人体的健康状况而受到欢迎。便携式健康监测仪器逐渐运用到，例如家庭、急救、医院和包括军式训练和有关运动的场合中。 

脉率和血流的特性是评估人体健康的重要参数，因此需要持续监测。卫生保健部门例如医院和中老年关爱中心可以利用这些信息来远程监测他们的病人的健康状况。对于截肢患者来说，较早的监测到血流异常显得尤为重要。此外，监测大手术后的患者的血流异常有利于确保患者的顺利康复。 

进一步地，检测到的个体的脉率和血流信息，当血流异常例如深静脉血栓被检测到时，处于有限肢体活动的拥挤和挤压的环境下的个体的脉率和血流信息可用来发出警报而得到即刻处理。，类似的监测和预警系统也可以应用在当发生灾难时，紧急救援行动中对患者的身体状况的持续评估。最后，对于在危险环境中工作的人，例如深海作业的潜水员、高温作业的消防员和深地下作业的煤矿工人来说，监测脉率和血流也是非常重要的。 

目前的无创测量血液脉率的装置采用电子、机械和光学传感。这些装置可以做成胸带、袜子的配件、手表和手指配件。但是，每一种血液脉率测量装置都有自身的缺陷。胸带和袜子配件式的测量装置通常通过测量人体电信号来获得脉率；这种测量方法虽然简单，但是需要运用复杂的运算法则和/或参照信号去减少运动干扰产生的噪音。通过机械装置在皮肤表面测量脉率，这种方式 很容易受到其他运动干扰的影响。光学脉率测量装置通常做成手指配件装置。这种装置利用特殊的光源和检测器，通常导致较高的能量消耗。通过上述对各种仪器的讨论，可以注意到大多数这种仪器不能获得血流的信息。 

另一种类型的测量脉率和血流的装置利用无创电磁方法。例如，美国专利(U.S.Pat.5,935,077)揭示了一种电磁血流传感器，利用一个两极磁源形成一个变化的磁场，磁场的一部分与皮肤平行并穿过血管；一个附在皮肤上并邻近血管的单传感电极；一个相对应的电极；和一个用于采集与变化磁场相对应的传感电极信号的检测器。但是，利用电极测量脉率和血流的无创电磁仪器相对于大多数电极系统具有较差的信噪比；这种仪器更容易受到人体电噪声和运动干扰的影响。此外，大多数这种仪器利用反向磁极获得脉率信号和血流信息。这种方法通常要求使用一个消耗较高能量的电磁铁。因此，目前监测脉率和血流的电磁装置不轻便也不能移动使用。 

发明内容

因此，本发明的一个实施例提供一种无创监测包括人类在内的活体的血流的装置。实施例中，该装置包括一个用于提供局部、单向和恒定磁场的磁源；一个设有用于检测血流引起的磁场变化的位于磁场中的磁性传感器的信号采集模块；一个用于放大信号采集模块的输出信号的信号调制模块；和一个用于分析来自信号调制模块的输出信号的数字信号分析模块；因此该装置可以监测到脉率和血流异常。另一实施例中，该装置进一步包括一个向用户提供可视或有声提示的显示/用户界面/警报模块。 

该装置的另一种实施例中，磁源是一个永磁体。该装置的又一实施例中，磁源是一个电磁铁。该装置的另一实施例中，电磁铁产生的磁场强度是电子控制的。 

该装置的另一实施例中，磁源可以正好产生一个1000G+20％的磁场强度；其中当磁源正好产生一个1000G+20％的磁场强度时，磁源和磁性传感器之间的距离为大约2.5cm+20％。 

该装置的另一个实施例中，磁性传感器为任何一种具有一定灵敏度可检测 磁源的磁场调制的磁性传感器。该装置的又一实施例中，磁性传感器为一个巨磁电阻(Giant Magneto Resistance,GMR)磁性传感器.该装置的另一实施例中，磁性传感器为一个自旋电子基(Spintronics)磁性传感器。该装置的又一实施例中，磁性传感器为一个各向异性磁阻传感器。 

该装置的另一实施例中，磁源和磁性传感器正好沿血管的纵向轴的方向。该装置的又一实施例中，磁源和传感器位于相对于任何靠近皮肤表面的主干血管的纵向轴偏移一定的位置或角度。 

该装置的另一实施例中，信号调制模块包括一个用于放大来自信号采集模块的信号的放大器，和一个用于数字化接受信号的信号数字化电路。该装置的又一实施例中，信号调制模块进一步包括一个利用一模拟数字转换器(Analogue-to-Digital Converter，ADC)的可选择的包络检波器和/或滤波器。